BAB I PENDAHULUAN Bab pertama atau bab pendahuluan ini memberikan penjelasan tentang latar belakang penelitian yang dilakukan, rumusan masalah, tujuan, ruang lingkup masalah, dan metodologi penelitian. Bab ini diakhiri dengan subbab yang berisi sistematika penulisan buku laporan Tugas Akhir ini. 1.1. Latar Belakang Kesehatan adalah salah satu nikmat yang dikaruniakan Allah SWT kepada makhluk- Nya. Namun, seringkali manusia lupa untuk mensyukurinya dengan menjaganya dan memanfaatkannya untuk kebaikan. Memiliki pola hidup yang teratur, memakan makanan yang halal dan bergizi, berolahraga teratur, tidak merokok, menjaga kebersihan diri dan lingkungan serta melakukan pemeriksaan kesehatan rutin setiap tahun adalah beberapa hal yang dapat dilakukan untuk menjaga kesehatan. Salah satu masalah kesehatan yang saat ini dihadapi oleh penduduk dunia adalah ancaman osteoporosis atau keropos tulang. Ancaman ini terutama dihadapi oleh kaum perempuan yang telah memasuki usia lanjut. Di Amerika saja, setiap tahun terdapat sekitar 26 juta perempuan yang terdeteksi berpotensi menderita osteoporosis. Sedangkan untuk keadaan di Indonesia, menurut hasil analisa data yang dilakukan oleh Puslitbang Gizi Depkes tahun 2002 pada 14 provinsi menunjukkan bahwa masalah osteoporosis di Indonesia telah mencapai pada tingkat yang perlu diwaspadai yaitu 19,7%. Penelitian lain di kota Jakarta, Bandung, Semarang, Surabaya dan Medan tahun 2002 menemukan bahwa dari 101.161 responden, ternyata 29% diantaranya telah menderita osteoporosis.
Diagnosa osteoporosis umumnya dilakukan dengan melihat tingkat kerapatan massa/mineral tulang (BMD Bone Mass/Mineral Density). Alat baku yang digunakan untuk mengetahui tingkat kerapatan massa tulang adalah DEXA (Dual- Energy X-ray Absorptiometry). DEXA digunakan untuk mengetahui kerapatan massa tulang pada tulang belakang (spine), tulang panggul (hip), dan tulang lengan (arm). DEXA mampu melakukan pengukuran BMD langsung di daerah pusat (axial) seperti pada tulang belakang dan tulang panggul. Daerah-daerah tersebut adalah daerah yang umumnya mengalami kekeroposan. Karena kemampuannya tersebut, World Health Organization atau WHO menetapkan DEXA sebagai acuan utama atau gold standard dalam pengukuran kerapatan massa tulang. Namun, karena teknologi yang digunakan DEXA tergolong kompleks, biaya operasional dan harga pemeriksaan dengan DEXA menjadi relatif mahal untuk ukuran sosial ekonomi masyarakat Indonesia pada umumnya. DEXA memberikan hasil pengukuran berupa BMD dalam satuan gr/cm 2, T-score, dan Z-score. T-score dan Z-score menunjukkan simpangan terhadap acuan muda normal (Young Adult) dan acuan seumur. DEXA memiliki dimensi yang besar dan bobot yang berat karena memang tidak dirancang untuk penggunaan yang berpindah-pindah. Hal ini kurang menguntungkan untuk kondisi Indonesia yang memiliki geografis yang luas, jumlah penduduk yang banyak, dan ditambah lagi tingkat sosial ekonomi masyarakat yang beragam. Maka, dibutuhkan suatu perangkat yang dapat melakukan diagnosa yang serupa namun lebih mudah dipindahkan dan lebih rendah biaya operasionalnya sehingga terjangkau oleh lebih banyak lapisan masyarakat. Dalam beberapa tahun terakhir telah banyak dilakukan penelitian tentang pemanfaatan sifat-sifat ultrasonik untuk melakukan diagnosa osteoporosis. Pada umumnya alat atau perangkat yang mengaplikasikan ultrasonik untuk mengetahui
tingkat kerapatan tulang disebut sebagai QUS (Quantitative Ultrasound) atau bone ultrasonometry. Pengukuran QUS umumnya dilakukan pada bagian-bagian tubuh periferal, seperti tulang lengan dan tulang tumit atau calcanea. Hasil pengukuran QUS berupa T-score dan Z-score, tetapi tidak menunjukkan tingkat absorpsi dalam gr/cm 2. Salah satu keunggulan QUS dibandingkan DEXA adalah harga dan biaya operasional yang jauh lebih murah. Di samping itu, dimensi QUS yang relatif kecil membuatnya lebih mudah dipindah-pindahkan. Kedua keunggulan ini sangat sesuai dengan kondisi sosial ekonomi masyarakat dan geografis Indonesia. Di samping itu, dari sisi keamanan, QUS jauh lebih aman dibandingkan DEXA karena tidak menimbulkan efek ionisasi sel yang memiliki kemungkinan merusak sel tubuh. Namun, salah satu kendala dari QUS adalah hasil pengukurannya yang mudah berubah-ubah sehingga sulit untuk menegakkan diagnosa. Oleh karena itu, beberapa dokter meragukan hasil dari pengukuran QUS dan mengambil sikap hati-hati, bahkan ada dokter yang tidak mempercayainya sama sekali. Tapi di lain pihak, ada dokter yang langsung mempercayainya sehingga pasien mengalami apa yang disebut sebagai over/under diagnose. Salah satu sebab berubah-ubahnya hasil pengukuran QUS adalah pemilihan parameter ultrasonik yang kurang tepat. Dibutuhkan pemilihan parameter ultrasonik yang tepat untuk melakukan karakterisasi material. Ada parameter-parameter yang lebih atau kurang sensitif dibandingkan dengan parameter lainnya. Oleh karena itu, pemilihan parameter yang tepat dan berkorelasi cukup kuat dengan kualitas tulang diperlukan untuk melakukan prediksi kualitas tulang yang lebih baik.
Di samping itu, menggunakan populasi yang tepat sebagai referensi juga akan meningkatkan akurasi diagnosa. Misalnya, apabila QUS akan digunakan untuk mendiagnosa perempuan etnis Melayu, maka referensi yang digunakan adalah populasi perempuan etnis Melayu juga bukan etnis lainnya atau referensi laki-laki. Dengan demikian, QUS diharapkan dapat membantu mengatasi kelangkaan dan mahalnya pemeriksaan DEXA terutama di Indonesia. Atau setidaknya, QUS dapat digunakan sebagai seleksi awal (screening) bagi pasien sebelum pasien dinyatakan perlu atau tidak untuk melakukan pemeriksaan DEXA. 1.2. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan di atas masalah yang dihadapi dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Parameter apa saja dari sinyal ultrasonik yang dapat dimanfaatkan untuk melakukan prediksi keropos tulang? 2. Bagaimana spesifikasi sistem yang dibutuhkan untuk melakukan akuisisi sinyal ultrasonik yang memadai bagi analisis parameter-parameter ultrasonik? 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah untuk: 1. Melakukan identifikasi parameter-parameter sinyal ultrasonik yang dapat digunakan untuk melakukan prediksi keropos tulang dan mengembangkan metode analisis parameter-parameter tersebut. 2. Melakukan identifikasi spesifikasi sistem yang dibutuhkan untuk melakukan akuisisi sinyal ultrasonik yang memiliki kualitas memadai bagi analisis parameter-parameter ultrasonik.
Di samping tujuan utama tersebut di atas, maksud lain dari penelitian ini antara lain: 1. Mengembangkan sistem diagnosa keropos tulang yang lebih murah dan lebih mudah terjangkau oleh berbagai lapisan masyarakat Indonesia. 2. Mengembangkan sistem diagnosa yang relatif aman bagi jaringan tubuh. 3. Mengembangkan aplikasi ultrasonik dalam bidang teknologi kedokteran. 1.4. Ruang Lingkup Pembahasan Pembahasan dalam penelitian ini meliputi hal-hal sebagai berikut: 1. Data acuan atau referensi berupa data T-score, Z-score, dan Stiffness Index yang diukur dengan perangkat QUS GE Achilles Express milik PT. Aventis Pharma. Dari data-data tersebut dapat diperoleh estimasi data bone mass density (BMD) berdasarkan persamaan yang dihasilkan dari Tesis Magister oleh PC. Nugraha pada tahun 2003 berjudul Analisis Hasil Diagnosis Keropos Tulang Menggunakan Metoda Statistik. 2. Pengambilan data ultrasonik dilakukan di Laboratorium Ultrasonik Program Studi Teknik Fisika ITB dengan fasilitas pendukung untuk percobaan ultrasonik. Perangkat-perangkat tersebut meliputi: Pulse Generator 4001 dari Global Specialities Corporation, ENI Model 2100L RF Power Amplifier, flaw detector Krautkramer-Branson USIP 12, sepasang transduser ultrasonik Krautkramer- Branson Z1N dengan frekuensi tengah 1 MHz, osiloskop digital ETC M621, dan seperangkat PC terinstalasi perangkat lunak osiloskop digital yang terhubung dengan modul antar muka ETC M621. 3. Objek penelitian adalah tumit kaki kanan dari sukarelawan berjenis kelamin perempuan dengan rentang usia antara 20 sampai 27 tahun. 4. Analisis data menggunakan perangkat lunak MATLAB 7.0 dan Microsoft Excel 2003.
5. Tugas akhir ini menekankan pada keberhasilan mendapatkan parameter-parameter sinyal ultrasonik yang dapat dmanfaatkan untuk melakukan prediksi keropos tulang dengan melakukan pengukuran pada bagian peripheral tubuh manusia yang dalam penelitian ini adalah tulang kalkanea atau tulang tumit. 1.5. Metodologi Penelitian Metodologi penelitian yang dilakukan pada penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Merumuskan permasalahan dan tujuan dari latar belakang yang ada. 2. Melakukan studi literatur tentang teori dan aplikasi ultrasonik. 3. Merencanakan metode analisis. 4. Menentukan spesifikasi alat yang dibutuhkan. 5. Melakukan pengambilan data. 6. Melakukan pengolahan data dan membandingkannya dengan data acuan. 7. Evaluasi metode analisis dan spesifikasi alat yang dibutuhkan. 8. Merumuskan kesimpulan dan saran berdasarkan hasil analisis. 1.6. Sistematika Penulisan Laporan Laporan Tugas Akhir ditulis dengan sistematika sebagai berikut: BAB I Pendahuluan Bab ini berisi hal-hal yang menjadi latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, ruang lingkup masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan laporan penelitian.
BAB II Keropos Tulang (Osteoporosis) Bab ini memberikan paparan tentang hal-hal yang terkait dengan keropos tulang atau osteoporosis seperti tentang fungsi tulang, struktur tulang, metabolisme tulang, pertumbuhan tulang, klasifikasi keropos tulang, hubungan massa tulang dengan kekuatan tulang, dan diagnosa keropos tulang. BAB III Teori Dasar Bab ini berisi tentang teori dasar ultrasonik, pembangkitan gelombang ultrasonik, penerapan gelombang ultrasonik pada bidang kedokteran, dan pengolahan sinyal ultrasonik. BAB IV Perancangan dan Implementasi Bab ini berisi deskripsi umum sistem Quantitative Ultrasound, susunan dan komponen sistem pengukuran, dan metode analisis parameter ultrasonik. BAB V Hasil dan Analisis Bab ini berisi hasil akuisisi data dan analisis terhadap parameter-parameter sinyal ultrasonik dengan metode yang telah dirancang. BAB VI Kesimpulan dan Saran Bab ini berisi kesimpulan dari penelitian ini dan saran-saran pengembangan untuk penelitian selanjutnya.